摘要：三维激光扫描技术是一种新型的非接触式海量精度数据获取技术，数据获取速度快、精准度高，因此被广泛应用于各工程测量工作中。本文主要就基于三维激光扫描技术的工程测量应用做一番分析，以供参考。
关键词：三维激光扫描技术；工程测量；应用
三维激光扫描技术产生应用于20世纪90年代，是在工程测量技术领域产生并逐步引入运用的先进性测量技术形态，是一种自身能够借由高速激光扫描的应用技术方法。该种技术方法是在大面积且分辨率高的技术背景下，能快速获取被测量对象表面的三维坐标数据信息，并在大规模采集空间性点位测量信息数据要素过程中，迅速获取被测量对象表面结构中一个具体采集点位的空间立体坐标描述数据【1】。而工程测量，是指在某一个具体工程项目的测量技术活动，能够为工程建设项目的监测、安装、设计、勘测、施工、竣工验收以及运营管理等相关工作提供信息技术支持的一项技术性活动。随着三维激光扫描技术的完善成熟，该技术在工程测量中也得到了广泛应用并取得了良好的应用效果。下文就立足于实际，围绕三维激光扫描技术与工程测量展开分析。
1三维激光扫描技术应用原理
利用三维激光扫描仪采集到的数据，会以矩阵的形式表现出来，且每一矩阵单元是获取的目标结构的表面三维点，矩阵单元值是三维点的坐标值。在利用三维激光扫描技术时，先确定目标物体，之后利用三维激光扫描仪扫描目标物体，获得目标结构物上的空间点坐标，将这些空间点相集合后，就获得“点云”（如图1是某公路测量所得三维扫描点云）。最终，三维激光扫描仪会获得目标结构物体的以下信息：激光反射强度、空间实体三维坐标（X，Y，Z）、目标实体影像信息、颜色信息等【2】。
在工程测量中，一般使用三维坐标扫描仪仪器内部坐标系统（原点为仪器的坐标系统），横向扫描面内为X轴，且X轴与Y轴在横向扫描面内相互垂直，而横向扫描面又与Z轴垂直。鉴于此坐标系统结构，就能得到采样坐标点的计算公式。在铁路、公路等工程的工程测量中，三维激光扫描技术的主要作用是：获取带地形信息数据，并进行公路地形测绘，为道路扩建、工程竣工验收等工作提供重要技术支持。现阶段，国内外对三维激光扫描技术的应用已经十分广泛，例如马来西亚就应用了机载激光扫描技术，扩建改造了68km倾斜电气化铁路，取得了相对理想的应用效果【3】。
2基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用
下面以某公路改造扩建工程为例，谈谈基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用。
2.1数据采集
在工程施工之前，先要进行工程设计，而工程设计的基础是获得准确、完整的工程信息。利用三维激光扫描仪采集目标工程相关信息数据，以数据为基础进行工程设计，方能确保设计结果的准确性与可行性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在数据采集环节，三维激光扫描仪的性能质量是影响工作效率与质量的重要因素，目前，相位式三维激光扫描仪精准度高、扫描速度快，且能根据项目或测量目标的外形灵活选择相应配置，即使在远距离情况下，也能保持相当高的点密度，并且视野范围开阔，能够进行全方位测量，应用效果较为理想。
2.2断面图获取
在进行断面图获取与道路设计工作时，需要借助相关三维点云数据处理软件，借助相关软件有效处理三维点云数据，准确提取所需信息，确保建模的准确性与高效性。目前，Geomagic Studio生成的点云数据能够满足多种输出格式，数据处理相对灵活，工作人员可根据实际需求选择相应输出格式数据，并获得相应点云数据，之后参考点云数据获得线路纵横断面，设计出道路平曲线参数，为后续工作提供参考。
2.3土方量计算
在完成断面图获取与道路曲线设计后，依旧是借助Geomagic Studio软件，完成工程土方量计算工作，为后期建设工作提供参考依据。在计算土方量时，需要借助软件将之前得到的工程三维图像进行图形拼接、数据抽稀、图片去噪、着色等处理工作，在完成这一步骤后要适当删除体外弧点，就能得到所需信息【4】。最后，对上述所获成果进行采样封装，并进行错误纠察就得到相对准确、干净的扫描数据，之后再进行多边形填充，就会得到最终三维成果。得到这一三维成果后，工作人员需要利用分析模块中的计算功能，计算出此平面上的形体体积，在进行这一计算操作之前，首先需要选定设计的平面高程值，这样才能得到准确数据。
3基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用效果分析
由以上案例可知，三维激光扫描技术具有诸多应用优势，不仅能实现数据信息的快速获取，提升工程测量效率；还能确保信息数据获取的准确性与完整性，提升工程测量质量。并且依据相关软件、模块工程，能够对所获得数据信息进行精准化处理、分析、计算，为工程建设提供重要参考依据【5】。就该案例而言，基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用具有以下优势：①基于海量道路点云数据，在提取目标测量物位置特征信息过程中，不仅信息提取简单方便，而且数据准确全面，详细展示了相关设计细节，准确体现了所研究区域的细部信息，并且所获得断面图也与实际情况相差无几，与实际地面非常接近，这些信息给后期的设计以及施工提供了便利。②激光扫描仪所获得数据不仅准确完整，而且三维激光扫描技术还具备点云数据计算功能，能基于点云数据完成土方量的计算，不仅计算速度快，效率高而且工作强度小，测量成果能为工程设计与工程计算提供准确参考数据。③公路施工难度较大，部分地段受地形、山脉等自然因素影响危险性较高，如果采用人工测量方式，那么测量人员与设备的安全将得不到保障，而三维激光扫描技术采用的是非接触式高速激光测量方法，其能在不接触测量物的情况下完成数据的高速、准确获取，能在无需反射棱镜的情况下直接完成对目标物的扫描工作，进而采集到相关三维信息。因此，利用三维激光扫描技术，能够确保人员设备安全，实现安全测量、安全施工。
结语
综上所述，三维激光扫描技术是一种新型的非接触式海量精度数据获取技术，数据获取速度快、精准度高，在工程测量中应用三维激光扫描技术，借助三维激光扫描仪能完成数据采集、断面图获取、土方量计算等工作。基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用优势是：能获取带地形信息数据，并进行公路地形测绘，为道路扩建、工程竣工验收等工作提供重要技术支持；同时在提升工程测量效率、控制工程测量成本的基础上确保工程测量质量，确保人员设备安全。
参考文献:
[1]任杰.三维激光扫描在钢管混凝土系杆拱桥动态监测中的应用[J].国防交通工程与技术,2018,16(06):66-69+26.
[2]唐丽.BIM结合三维激光扫描技术在矿山建设施工测量中应用[J].世界有色金属,2018(07):27-28.
[3]谈珂威. 三维激光扫描技术在深基坑监测的应用研究[D].东南大学,2018.
[4]杨林. 三维激光扫描技术在建筑工程施工变形监测中的应用研究[D].天津大学,2016.
[5]杨国林,韩峰,王丹英.基于三维激光扫描技术的工程施工测量应用研究[J].中国水能及电气化,2015(02):20-23.
论文作者:高擎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
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